Новости

На реакторе ТПУ запустили единственное в России производство облученного кремния для электроники предельного размера

На исследовательском реакторе Томского политехнического университета запустили в промышленную эксплуатацию комплекс для ядерного легирования кремния предельно большого диаметра - более 200 мм.

В мире пока не существует ядерных установок, где можно было бы облучать слитки большего диаметра.

Легирование позволяет существенно улучшать свойства кремния как полупроводника.

Это первое производство в России, а в мире таких всего несколько.

Кремний большого диаметра позволит создавать более мощную электронику, в том числе для использования в комплексах зеленой энергетики, а также снизить себестоимость ее производства.

С помощью нового комплекса можно будет облучать до четырех тонн кремния в год. Интерес к новому продукту уже проявляют российские и китайские производители полупроводников.

Запуск состоялся 7 сентября в рамках Дней атомной науки и технологий, приуроченных к 55-летию исследовательского реактора ТПУ.

Это единственный действующий университетский реактор в стране и единственный исследовательский реактор за Уралом.

В церемонии запуска приняли участие представители Госкорпорации «Росатом», АО «ТВЭЛ» и Сибирского химического комбината.

Легирование - это процесс, при котором в материал вводятся атомы других материалов, чтобы изменить или улучшить его свойства.

Ядерное легирование означает, что эти добавки появились в результате облучения материала. В данном случае исходный материал - цилиндрические слитки суперчистого монокристаллического кремния.

После предварительной обработки слитки кремния упаковываются в контейнеры и загружаются в экспериментальный канал в активной зоне реактора.

Там под воздействием потока нейтронов в кремнии появляются равномерные вкрапления атомов фосфора.

Это и делает кремний хорошим полупроводником одновременно с большим сопротивлением. Это важно для использования в электронике.

«Переход на большие диаметры кремния - это запрос всех мировых производителей солнечных панелей. ТПУ за пять лет создал канал, который позволяет облучать более чем 200-миллиметровые стержни кремния.

На ближайшие десять лет это хороший задел для новых технологий и производств», - отметил специальный представитель ГК «Росатом» по международным и научно-техническим проектам Вячеслав Першуков.

После извлечения из активной зоны реактора слитки кремния дополнительно «запекают» в специальной печи при температуре около 800 градусов Цельсия.

Это необходимо, чтобы атомы кремния встали на нужные места после облучения. Готовый кремний отправляется заказчику также в виде слитков.

Уже на производстве слитки нарезают на тонкие пластинки и вырезают из них фрагменты нужного размера.

«Мы делаем кремний технологически более высокого качества, более стабильным по свойствам за счет облучения в ядерном реакторе. С новым комплексом мы в этой области являемся уникальной технологической точкой внутри страны.

Я уверен, что это поможет нам укреплять технологический суверенитет. При этом мы не концентрируемся на конкретной сфере дальнейшего использования кремния, в данном случае мы работаем именно с сырьем.

Устойчивый интерес к большому диаметру мы наблюдаем в течение последних лет со стороны рынка. Ранее максимальный диаметр, с которым мы работали, был 128 мм.

Эта производственная линия продолжит работать, она также востребована», - сказал и.о. ректора Томского политеха Дмитрий Седнев.

Новый комплекс включает в себя непосредственно установку для облучения длиной 9 метров, большая ее часть скрыта под водой бассейна реактора.

Также в него входят нейтронные фильтры, контейнеры для кремния, комплекс оборудования в сопутствующих помещениях, например, новая печь для послереакторной обработки слитков.

Промышленной эксплуатации комплекса предшествовала серьезная расчетная, подготовительная работа в течение нескольких лет, в том числе два года опытной эксплуатации.

Общая стоимость комплекса - чуть больше 50 млн рублей. Это средства федерального бюджета, выделенные, в частности, в рамках федеральной целевой программы, а также собственные средства ТПУ.

Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета

Комплекс для ядерного легирования кремния Томского политехнического университета. Источник: Научная Россия